Номер 1133, страница 178 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1133. Рассчитайте химическое количество ионов водорода в растворе, содержащем фосфорную кислоту массой 14,9 г, в котором степень её диссоциации по первой ступени равна 6,40 %. Диссоциацией по второй и третьей ступеням пренебречь.

Дано:

масса фосфорной кислоты $m(H_3PO_4) = 14,9$ г

степень диссоциации по первой ступени $\alpha = 6,40 \% = 0,0640$

Найти:

химическое количество ионов водорода $n(H^+)$

Решение:

Фосфорная кислота ($H_3PO_4$) является трехосновной кислотой. По условию задачи, мы пренебрегаем диссоциацией по второй и третьей ступеням и рассматриваем только первую ступень:

$H_3PO_4 \rightleftharpoons H^+ + H_2PO_4^-$

1. Рассчитаем молярную массу фосфорной кислоты ($H_3PO_4$), используя относительные атомные массы элементов: $A_r(H) = 1$ г/моль, $A_r(P) = 31$ г/моль, $A_r(O) = 16$ г/моль.

$M(H_3PO_4) = 3 \cdot A_r(H) + A_r(P) + 4 \cdot A_r(O) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 98$ г/моль

2. Найдем начальное химическое количество (число моль) фосфорной кислоты в растворе по формуле $n = m/M$:

$n_{\text{исх}}(H_3PO_4) = \frac{m(H_3PO_4)}{M(H_3PO_4)} = \frac{14,9 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} \approx 0,15204$ моль

3. Степень диссоциации $\alpha$ показывает, какая доля от исходного количества вещества продиссоциировала. Рассчитаем химическое количество молекул фосфорной кислоты, которые продиссоциировали:

$n_{\text{дисс}}(H_3PO_4) = n_{\text{исх}}(H_3PO_4) \cdot \alpha$

$n_{\text{дисс}}(H_3PO_4) = 0,15204 \text{ моль} \cdot 0,0640 \approx 0,00973056$ моль

4. Из уравнения реакции диссоциации по первой ступени видно, что при диссоциации 1 моль $H_3PO_4$ образуется 1 моль ионов водорода $H^+$. Следовательно, химическое количество образовавшихся ионов водорода равно химическому количеству продиссоциировавшей кислоты:

$n(H^+) = n_{\text{дисс}}(H_3PO_4)$

Округляя результат до трех значащих цифр (в соответствии с данными задачи $14,9$ г и $6,40$ %), получаем:

$n(H^+) \approx 0,00973$ моль

Ответ: химическое количество ионов водорода в растворе составляет приблизительно $0,00973$ моль.